水泥如何一步步成为碳排放巨头？未来又将被如何取代？

大气网讯:如果把水泥行业视为一个国家，它将成为世界第三大的碳排放量国，仅次于中国和美国。

水泥，是目前地球上消费量仅次于水的资源，它普遍应用于建筑行业，是人们最熟悉的建筑材料。在城市建设工程当中，随处可见背着滚筒的水泥车来回穿梭，车上倾倒出的青灰色浆状物在建筑工人的浇筑下变成城市的一部分。

而现在，它也成为了全球碳排放量的一大源头。

英国皇家国际事务研究所和国际能源署的两份报告显示，在 2016 年，水泥行业产生了 22 亿公吨的 CO2，是全球约 8% 的碳排放量根源。如果把水泥行业视为一个国家，它将成为世界第三大的碳排放量国，仅次于中国和美国。

那么它是怎么成为碳排放巨头的?

人类最早使用水泥的记录在约 8000 年前，这种建筑材料被叙利亚和约旦地区的古代居民用来制作地板、楼房和地下储水室，彼时水泥还寂寂无名。一直到 18 世纪至 19 世纪之间，才由工程师 John Smeaton 和水泥制造商 William Aspdin 等人先后尝试了不同的水泥配方，创造出了广泛应用于水泥行业的波特兰水泥。

由于水泥的制作原料：石灰石、砂石和黏土极易开采，造成了水泥造价低廉;同时水泥制作周期短，制作过程也不复杂，对制作环境几乎没有要求;再加上水泥成型快，成型后坚固耐用，种种优势使得它在 20 世纪 50 年代以后产量迅速增加。时逢二战结束，各个国家都扑入发展浪潮当中，驱动了水泥产量的增长。从 1970 年到 2018 年，全球水泥产量从 5 亿公吨涨到了 45 亿公吨，涨了八倍，水泥俨然成为建筑材料中的头牌。

悉尼歌剧院，著名水泥建筑 图片来自：flickr，有改动

在 20 世纪末期至今，中国在开放引资发展和加速城市化进程的双重需求推动下成为世界水泥生产与消费大国，据 BBC 报道，在 2011 年至 2013 年间中国的水泥用量甚至比美国在整个 20 世纪期间的用量还多。目前，中国依旧包揽了全球约一半的水泥生产量和水泥生产中的碳排放量。

水泥产业的碳排放主要来源于水泥熟料的生产过程，这一过程中作为原料的石灰石、黏土和其他杂质会先被研磨成粉末，之后送入锅炉中高温煅烧，而原料当中的大量碳元素会在整个熟料生产过程中与氧结合，释放出二氧化碳。从炉温加热到炉内煅烧，水泥熟料生产过程导致的碳排放占据了整个水泥行业排放量的 90%。

然而近年来全球环境的紧张局势开始让人们意识到水泥对气候变化的负面贡献，就在刚结束不久的全球气候峰会上，水泥行业人士也参与了关于实现《巴黎协定》的行动细则讨论中，会议认为，如果要实现《巴黎协定》的目标，水泥产量在 2030 年之前必须下压至少 16%。

在过去几十年间，就环境方面水泥行业也受到了越来越严格的审查。

而水泥行业也在寻找对环境更加友好的生产过程和替代产品。据英国皇家国际事务研究所的说法，在过去的几十年里，行业生产商通过提升能源效率和废料回收用作燃料等措施，已经将每公吨水泥生产的碳排放量降低了 18%。

与此同时，一个提供了全球 35% 的水泥产值的协会——“水泥与混凝土协会”成立，该协会在今年的气候峰会上表达了坚持可持续发展的决心。

但事实上只要传统水泥不摆脱熟料煅烧，碳排放问题就依旧棘手。英国皇家国际事务研究所的副研究主管 Felix Preston 表示，传统行业的种种努力正在逼近他们所能做到的极限，在此之后，只有研发不依赖于熟料的新型水泥才能真正解决碳排放问题。

目前这样的新水泥已经诞生。在美国北卡罗来纳州，一家名为 BioMason 的企业就致力于用生物科技研发无需熟料的新水泥。该企业的联合创始人兼 CEO， Ginger Krieg Dosier 表示，她对新水泥的研发已经超过十年。

这种新型水泥的成型原理与珊瑚类似，先将沙石等原料填入模具中，再注射入微生物进行生化反应，生成水泥，经过 Ginger Krieg Dosier 多年的改进，现在该实验反应只需要四天就能完成，全程可在室温下进行，不需要消耗化石燃料或煅烧来对原料加热。

但面对已经成熟的传统水泥行业，新水泥的应用依旧相当受限，这实际上不难理解，在工业生产中水泥的优势主要就在于它生产和使用的方便低廉。诚然，新技术能大幅降低碳排放量，但建筑商不得不考虑的是，提高了生产成本和周期之后，在换来减少 90% 的碳排放之外，能否依旧保证商业利润?

在低碳水泥的生产应用依旧未成规模的当下，传统水泥还是继续担任着建筑材料的中流砥柱，尽管相关学者和机构都在致力于使这种材料变得更绿色，但根据较新的水泥行业报告显示，2017 年技术改进在碳排放量上仅比 2016 年减少了 0.4%。

彻底抛弃煅烧的技术尚未成熟，改进传统方式的收效又逐渐达到极限，水泥行业来到了两难的关口。

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